-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Gebiet der Erfindung
-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erhitzen von Gas, das zur Wärmebehandlung von Werkstücken und Materialien in einem Hochtemperaturofen verwendet wird.
-
Beschreibung des Standes der Technik
-
Werkstücke und Materialien werden häufig in einem Hochtemperaturofen wärmebehandelt, um die Härte der Werkstücke und Materialien zu verändern oder um die Werkstücke für einen anschließenden Umformprozess vorzubereiten. Zum Erhitzen des Gases werden häufig Heizelemente aus Silizium-Karbid eingesetzt, die elektrisch leitend sind. Da der elektrische Widerstand der Heizelemente temperaturabhängig ist, können sich Temperaturgradienten verstärken, die zu mechanischen Spannungen in den Heizelementen führen. Bei hohen Heizleistungen sind deswegen Brüche der Heizelemente nicht auszuschließen.
-
Bekannt sind ferner Heizelemente aus Metall. Solche Heizelemente können jedoch auf Grund des Wärmeeintrags metallische Partikel emittieren, welche die zu behandelnden Werkstücke und Materialien verunreinigen können. Für zu behandelnde Materialien, bei denen solche Verunreinigungen nicht toleriert werden können, z.B. bei Elektrodenmaterial für Batterien und Akkumulatoren, können derartige metallische Heizelemente deswegen nicht eingesetzt werden.
-
Vor allem zum Zünden von Gas, Öl oder Pellets sind Platinheizelemente bekannt, die in einem keramischen Gehäuse angeordnet sind. Dadurch wird der direkte Kontakt zwischen dem aufzuheizenden Gas und den metallischen Heizelementen vermieden.
-
Nachteilig an einem solchen Platinheizelement ist jedoch die geringe Heizleistung. Für den industriellen Einsatz in Hochtemperaturöfen, bei dem große Gasmengen erhitzt werden müssen, ist ein solches Platinheizelement deswegen nicht ausreichend.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Aufgabe der Erfindung ist es deswegen, eine Vorrichtung zum Erhitzen von Gas zum Wärmebehandeln von Werkstücken und Materialien in einem Hochtemperaturofen anzugeben, bei der die Gefahr von Verunreinigungen der Werkstücke und Materialien herabgesetzt ist und gleichzeitig eine hohe Wärmebehandlungstemperatur erreicht werden kann.
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Erhitzen von Gas mit:
- - einem Aufnahmeblock, der aus einem temperaturbeständigen nichtmetallischen Material besteht und in dem zwei getrennte Einlassleitungen und eine gemeinsame Auslassleitung ausgebildet sind, wobei die zwei Einlassleitungen in die gemeinsame Auslassleitung münden, und mit
- - zwei Heizelementen, die jeweils einen keramischen Träger und einen davon getragenen elektrischen Heizleiter aufweisen, wobei jedes Heizelement so in einer der beiden Einlassleitungen angeordnet ist, dass der elektrische Heizleiter in dem Aufnahmeblock aufgenommen ist.
-
Demnach verfolgt die Erfindung dem Prinzip, mehrere Gasströme mittels Heizelementen getrennt voneinander aufzuheizen und die Gasströme stromab von den Heizelementen zusammenzuführen, um so einen hohen Gesamtgasvolumenstrom mit einer hohen Temperatur realisieren zu können. Das Gas hat bei seinem Weg durch die Vorrichtung keinen direkten Kontakt zu einer metallischen Oberfläche, sodass die Abgabe von metallischen Partikeln an das Gas vermieden wird. Damit können Werkstücke mit einer hohen Temperatur wärmebehandelt und gleichzeitig eine hohe Reinheit des Materials beibehalten werden.
-
Der Aufnahmeblock ist vorzugsweise aus einer Keramik hergestellt, die eine geringe Wärmeleitfähigkeit hat. Dadurch wird nur wenig Wärme vom Aufnahmeblock an die Umgebung abgegeben. Vorzugsweise hat die Keramik deswegen eine Wärmeleitfähigkeit bei 1000 °C von weniger als 5 W/mK, wie sie mit mullitischen oder aluminiumoxidhaltigen Steinen erreichbar ist, und weiter vorzugsweise von weniger als 1 W/mK, wie sie mit isolierenden Keramiksteinen wie Feuerleichtsteinen erreichbar ist. Unter eine Keramik wird in diesem Zusammenhang jeder nicht-metallische anorganische Werkstoff verstanden. Besonders geeignet als Material für den Aufnahmeblock sind mullitische Steine, gesinterter Korund und Feuerleichtsteine.
-
Die Heizelemente, und damit auch die elektrischen Heizleiter, können unterschiedliche Einbautiefen in den Einlassleitungen aufweisen. Insbesondere können die Heizelemente vollständig oder nur mit demjenigen Abschnitt in den Einlassleitungen angeordnet sein, in dem sich Heizleiter befinden.
-
Bei einem Ausführungsbeispiel hat der Aufnahmeblock einen mehrteiligen Aufbau. Damit kann der Aufnahmeblock modular aufgebaut werden, um unterschiedliche Materialien miteinander zu paaren und eine einfache Fertigung des Aufnahmeblocks zu ermöglichen.
-
Bevorzugt hat der Aufnahmeblock einen ersten Teil, in dem die zwei Einlassleitungen ausgebildet sind, und einen zweiten Teil, in dem die Auslassleitung ausgebildet ist. Dies ermöglicht es, unterschiedlich ausgebildete erste und zweite Teile baukastenartig miteinander zu kombinieren und auf diese Weise mit nur wenigen Grundformen viele unterschiedlich geformte Aufnahmeblöcke zu realisieren.
-
In einer Ausführungsform ist ein Verteiler vorgesehen, der stromauf von dem Aufnahmeblock angeordnet ist und einen Strömungseinlass und zwei Strömungsauslässe aufweist, die mit den Einlassleitungen im Aufnahmeblock verbunden sind. Dadurch wird der zu erhitzende Gasstrom in mehrere Einzelströme aufgeteilt, um die Einzelströme mittels Heizelementen getrennt voneinander aufzuheizen. Alternativ kann die Strömung in dem Aufnahmeblock selbst aufgeteilt werden.
-
In einem Ausführungsbeispiel sind mindestens vier Heizelemente in dem Aufnahmeblock matrixartig angeordnet. Die matrixartige Anordnung ermöglicht eine platzsparende Anordnung der Heizelemente in dem Aufnahmeblock, um eine hohe Anzahl von Heizelementen bei gegebener Fläche einzusetzen. Eine Anordnung der Heizelemente in einer einzigen Reihe ist jedoch auch möglich.
-
Bevorzugt weist der keramische Träger einen entlang einer Längsrichtung des Heizelements verlaufenden durchgehenden Kanal auf. Dadurch ist es möglich, den Kanal mit dem aufzuheizenden Gas zu durchströmen. Es ist vorteilhaft, die Querschnittsform des Kanals so zu gestalten, dass die dem Kanal zugewandte Oberfläche des keramischen Trägers groß ist im Vergleich zur Strömungsfläche des Kanals, um möglichst viel Wärme von dem Heizelement an das Gas zu übertragen. Ein sternförmiger, schlitzförmiger oder kreuzförmiger Querschnitt des Kanals ist in diesem Zusammenhang besonders vorteilhaft.
-
In einem Ausführungsbeispiel sind die Einlassleitungen so ausgebildet, dass das Gas den Kanal der Heizelemente durchströmt oder den keramischen Träger der Heizelemente von außen umströmt. Ebenso ist es möglich, dass der Gasstrom zuerst das Heizelement im Wesentlich entlang einer Längsachse des Heizelements durchströmt und anschließend nach Umlenkung um 180° den keramischen Träger des Heizelements von außen in Gegenrichtung umströmt. Dadurch kann eine besonders hohe Wärmeübertragung von dem Heizelement an den Gasstrom realisiert werden. Dies ist beispielsweise dann wichtig, wenn das Gas auf eine besonders hohe Temperatur erhitzt werden soll. Eine umgekehrte Reihenfolge des Durch- und Umströmens des Heizelements ist auch denkbar, jedoch konstruktiv nachteilig. In diesem Fall wären nämlich zusätzliche Maßnahmen erforderlich, um zu verhindern, dass erhitztes Gas mit elektrischen Anschlüssen oder anderen wärmeempfindlichen Teilen der Heizelemente in Berührung kommt.
-
In einem Ausführungsbeispiel ist in jeder Einlassleitung stromab hinter dem Heizelement ein weiteres Heizelement angeordnet. Die Einlassleitungen sind so ausgebildet, dass das Gas den keramischen Träger des weiteren Heizelements von außen umströmt, aber den Kanal des weiteren Heizelements nicht durchströmt. Bei einer seriellen Anordnung der Heizelemente können weniger Einlassleitungen vorgesehen werden, da die innerhalb einer Einlassleitung an das Gas übertragene Wärmemenge höher ist und somit der Volumenstrom des Gasstroms in der Einlassleitung höher eingestellt werden kann. Damit wird mit weniger Einlassleitungen ein hoher Volumenstrom realisiert. Jedoch sollten die in Serie hinter dem ersten Heizelement angeordneten Heizelemente nicht durchströmt werden, um die elektrischen Anschlüsse an der Stirnseite des Heizelements nicht zu überhitzen.
-
Bei der Wärmebehandlung von pulverförmigem Material, z.B. bei der Kalzinierung eines pulverförmigen Elektrodenmaterials zur Herstellung von Batterien und Akkumulatoren, ist es vorteilhaft, die Gasgeschwindigkeit beim Eintritt in den Hochtemperaturofen niedrig zu halten, um ein Verblasen des pulverförmigen Werkstoffs zu vermeiden. Bevorzugt trifft der Gesamtgasstrom mit einer Strömungsgeschwindigkeit zwischen 2 und 3 m/s auf ein im Prozessraum angeordnetes Werkstück. Erreicht werden kann dies beispielsweise durch einen geeigneten Querschnitt der gemeinsamen Auslassleitung.
-
Gegenstand der Erfindung ist weiter ein Hochtemperaturofen zur Wärmebehandlung von Werkstücken mit einem Prozessraum, einem den Prozessraum definierenden Gehäuse und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wie oben beschrieben.
-
Bevorzugt beträgt die Temperatur des erhitzten Gases im Prozessraum zwischen 600 °C und 1200 °C. Im Gegensatz zu einzelnen Heizelementen kann mit einer parallelen Anordnung von zwei Einlassleitungen zur Führung zweier zu erhitzenden Gasströme eine höhere Temperatur bis zu 1200 °C im Prozessraum des Hochtemperaturofens erreicht werden. Jedoch kann die Temperatur mittels einer Temperaturregelung eingestellt werden. Denkbar ist z.B. eine Änderung der elektrischen Spannung und/oder des Stroms eines, mehrerer oder aller Heizelemente. Mit der Änderung der elektrischen Spannung und/oder des Stroms eines einzelnen Heizelements lässt sich z.B. erreichen, dass bestimmte Bereiche des Prozessraums stärker erwärmt werden als andere Bereiche. Bei Hochtemperaturöfen, in denen Werkstücke entlang einer Förderrichtung gefördert werden, können die unterschiedlich erwärmten Bereiche insbesondere in Förderrichtung hintereinander angeordnet sein. Alternativ kann die Regelung über die Änderung des Gasvolumenstroms erfolgen, welcher der Vorrichtung zugeführt wird.
-
In einem Ausführungsbeispiel ist der Aufnahmeblock Teil des Gehäuses des Hochtemperaturofens. Damit werden Wärmeverluste auf Grund längerer Warmluftzuleitungen an den Hochtemperaturofen minimiert. Der Aufnahmeblock kann jedoch auch in der Nähe des Gehäuses des Hochtemperaturofens angeordnet sein, ohne Teil des Gehäuses zu sein.
-
Wenn mehrere Aufnahmeblöcke Teile des Gehäuses des Hochtemperaturofens sind, lassen sich besonders hohe Temperaturen und hohe Volumenströme des zu erhitzenden Gasstroms realisieren. Außerdem kann die erforderliche Temperatur im Prozessraum des Hochtemperaturofens schnell erreicht werden, um Stillstandzeiten der Wärmebehandlung zu minimieren.
-
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der Hochtemperaturofen eine in dem Prozessraum angeordnete Injektionsleistenreihe mit mehreren Auslässen aufweisen, wobei die mehreren Auslässe der Injektionsleistenreihe das aufgeheizte Gas auf die zu behandelnden Werkstücke verteilt abgeben. Dadurch kann das Werkstück über dessen gesamte Oberfläche hinweg mit einer gleichmäßigen Temperatur wärmebehandelt werden.
-
Gemäß einem anderen, derzeit nicht beanspruchten Aspekt der Erfindung kann der Aufnahmeblock auch aus temperaturbeständigen metallischen Materialien hergestellt sein. Um einen direkten Kontakt des Gases zur Oberfläche eines metallischen Materials zu vermeiden, sollte das Material an dessen der Gasströmung zugewandten Oberfläche eine nicht-metallische Beschichtung aufweisen.
-
Aufgabe der Erfindung ist es ferner, ein Verfahren zum Erhitzen von Gas zum Wärmebehandeln von Werkstücken und Materialien in einem Hochtemperaturofen anzugeben, bei dem die Gefahr von Verunreinigungen der Werkstücke und Materialien herabgesetzt ist und gleichzeitig eine hohe Wärmebehandlungstemperatur erreicht werden kann.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Erhitzen von Gas für einen Hochtemperaturofen mit folgenden Schritten:
- a) zwei Gasströme strömen in zwei getrennten Einlassleitungen eines temperaturbeständigen nichtmetallischen Aufnahmeblocks;
- b) in jedem der Einlassleitungen wird der jeweilige Gasstrom von einem in jeder Einlassleitung angeordneten Heizelement aufgeheizt, wobei die Heizelemente einen keramischen Träger und einen davon getragenen elektrischen Heizleiter aufweisen, und wobei der keramische Träger einen entlang einer Längsrichtung des Heizelements verlaufenden durchgehenden Kanal aufweist;
- c) die Gasströme in den zwei getrennten Einlassleitungen münden in eine gemeinsame Auslassleitung des Aufnahmeblocks zu einem Gesamtgasstrom zusammen; und
- d) der Gesamtgasstrom wird in einen Prozessraum eines Hochtemperaturofens geleitet Damit können wie bereits beschrieben Werkstücke mit einer hohen Temperatur wärmebehandelt werden und gleichzeitig eine hohe Reinheit des Materials beibehalten werden.
-
Bevorzugt durchströmt in Schritt b) das Gas den Kanal der Heizelemente und/oder umströmt den keramischen Träger der Heizelemente von außen.
-
Figurenliste
-
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:
- 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Heizen eines Gases für einen Hochtemperaturofen in einem vertikalen Schnitt;
- 2 verschiedene Ausführungen der Querschnittsform des Kanals der Heizelemente;
- 3 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Heizen eines Gases für einen Hochtemperaturofen in einem vertikalen Schnitt, wobei das Gas die Heizelemente seriell durchströmt und umströmt;
- 4 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Heizen eines Gases für einen Hochtemperaturofen in einer perspektivischen Ansicht mit einer matrixförmigen Anordnung der Heizelemente;
- 5 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Heizen eines Gases für einen Hochtemperaturofen in einem vertikalen Schnitt, wobei das Gas seriell von Heizelementen aufgeheizt wird;
- 6 einen Hochtemperaturofen mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei mehrere Aufnahmeblöcke gemäß den 1 oder 2 Teile des Gehäuses des Prozessraums sind;
- 7 einen Hochtemperaturofen mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei der Aufnahmeblock aus den 1 oder 2 Teil des Gehäuses des Prozessraums ist und eine Injektionsleistenreihe das aufgeheizte Gas verteilt an die Werkstücke abgibt.
-
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
-
Erstes Ausführungsbeispiel
-
Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zum Erhitzen von Gas mit einem Aufnahmeblock 14. Der Aufnahmeblock 14 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel zweiteilig aufgebaut und besteht aus einem ersten Teil 30, in dem vier Einlassleitungen 16A, 16B, 16C, 16D ausgebildet sind, und einem zweiten Teil 32, in dem eine gemeinsame Auslassleitung 20 ausgebildet ist. Diese umfasst den gesamten in 1 im Wesentlichen horizontal verlaufenden Leitungsabschnitt. Jeder der Einlassleitungen 16A, 16B, 16C, 16D mündet in einem Winkel von 90° in die Auslassleitung 20. Jedoch ist auch eine von diesem Winkel abweichende Einmündung der Einlassleitungen 16A, 16B, 16C, 16D in die Auslassleitung 20 denkbar, insbesondere um Strömungsverluste zu minimieren.
-
Da die Einlassleitungen 16A, 16B, 16C, 16D in Strömungsrichtung der Auslassleitung 20 nacheinander in die Auslassleitung 20 münden, steigt der Gasvolumenstrom in der Auslassleitung 20 mit jedem Einmünden der einzelnen Einlassleitungen 16A, 16B, 16C, 16D. Der Strömungsquerschnitt der Auslassleitung 20 nimmt deswegen in Strömungsrichtung des Gases kontinuierlich zu. Dadurch nimmt die Strömungsgeschwindigkeit des Gases nicht zu, sondern bleibt annähernd konstant.
-
In den Einlassleitungen 16A, 16B, 16C, 16D sind Heizelemente 22A angeordnet. Der Innendurchmesser jeder der Einlassleitungen 16A, 16B, 16C, 16D ist etwas größer als der Außendurchmesser des jeweiligen in jeder Einlassleitung 16A, 16B, 16C, 16D angeordneten Heizelements 22A. Die Heizelemente 22A weisen jeweils einen keramischen Träger 26 und einen von dem Träger 26 getragenen elektrischen Heizleiter 28 auf. Die Träger 26 haben die Form eines langgestreckten Hohlkörpers, in dem ein durchgehender, sich entlang einer Längsrichtung der Träger 26 erstreckender Kanal 18 ausgebildet ist. 2 zeigt verschiedene Beispiele für die Querschnittsform des Kanals 18. Es ist vorteilhaft, die Querschnittsform des Kanals 18 so zu gestalten, dass die der Strömung zugewandte Oberfläche des keramischen Trägers 26 groß ist relativ zur Querschnittsfläche des Kanals 18, um möglichst viel Wärme von dem Heizelement 22A an das Gas zu übertragen. Trotzdem kann der Querschnitt des Kanals 18 natürlich auch kreisförmig sein.
-
-
Die elektrischen Heizleiter 28 sind in dem ersten Teil 30 des Aufnahmeblocks 14 vollständig aufgenommen. Ein Aufnahmesockel 56, der elektrische Anschlüsse 54 aufweist, ist an jedem Heizelement 22A befestigt und dient zur Fixierung der Heizelemente 22 an dem ersten Teil 30 des Aufnahmeblocks 14.
-
Ein Verteiler 34 ist stromauf von dem Aufnahmeblock 14 angeordnet und weist einen Strömungseinlass 36 und vier Strömungsauslässe 38A, 38B, 38C und 38D auf, die mit den Heizelementen 22A verbunden sind. Die Vorrichtung 10 weist ferner ein Gebläse 50 stromauf von dem Verteiler 34 auf.
-
Die Vorrichtung 10 funktioniert wie folgt:
-
Das Gebläse 50 treibt das zu erhitzende Gas durch den Verteiler 34. Der Verteiler 34 teilt einen Gesamtgasstrom in vier Gasströme auf und leitet diese in die Kanäle 18 der Heizelemente 22A. Die Gasströme durchströme die Kanäle 18 der Heizelemente 22A und nehmen dabei über die innere Oberfläche der keramischen Träger 26 Wärme auf, die von den elektrischen Heizleitern 28 erzeugt wird.
-
Die aufgeheizten Gasströme münden aus den Einlassleitungen 16A, 16B, 16C, 16D in die gemeinsame Auslassleitung 20 und werden anschließend in der Auslassleitung 20 zum Hochtemperaturofen 42 geleitet.
-
Zweites Ausführungsbeispiel
-
Die 3 zeigt im Wesentlichen den Aufbau der Vorrichtung aus 1. In einem ersten Bereich 8 weisen die Einlassleitungen 16A, 16B, 16C, 16D einen Innendurchmesser auf, der wie in 1 etwas größer als der Außendurchmesser des jeweiligen in jeder Einlassleitung 16A, 16B, 16C, 16D angeordneten Heizelements 22A ist. In einem zweiten Bereich 9 weisen die Einlassleitungen 16A, 16B, 16C, 16D einen deutlich vergrößerten Innendurchmesser auf.
-
Der vergrößerte Innendurchmesser des zweiten Bereichs 9 dient dazu, die Gasströme nach Austritt aus den Kanälen 18 der Heizelemente 22A um 180° umzulenken, sodass anschließend die Gasströme die Heizelemente 22A im zweiten Bereich 9 an der äußeren Oberfläche des keramischen Trägers 26 umströmen. Ebenso kann ein gleichzeitiges, paralleles Durchströmen und Umströmen der Heizelemente 22A in Betracht kommen.
-
Anschließend münden die Gasströme der Einlassleitungen 16A, 16B, 16C, 16D durch eine Öffnung 7 in die gemeinsame Auslassleitung 20, die den zusammengeführten Gesamtgasstrom zum Hochtemperaturofen 42 leitet.
-
Drittes Ausführungsbeispiel
-
Die 4 zeigt im Wesentlichen den Aufbau der Vorrichtung aus 1, wobei jedoch die Heizelemente 22A matrixartig in dem Aufnahmeblock 14 angeordnet sind. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel der 1 stimmt die Strömungsrichtung des Gesamtgasstroms in der Auslassleitung 20 im Wesentlichen mit der Strömungsrichtung der Gasströme in den Einlassleitungen überein. Damit weicht auch der Winkel, in dem die Einlassleitungen in die Auslassleitung 20 einmünden, im Gegensatz zur 1 von 90° ab. Damit können große Strömungsumlenkungen vermieden und somit Strömungsverluste reduziert werden.
-
Viertes Ausführungsbeispiel
-
Die 5 zeigt einen dreiteiligen Aufnahmeblock 14. Der Aufnahmeblock 14 weist den in 1 gezeigten ersten 30 und zweiten Teil 32 auf. Zusätzlich ist ein dritter Teil 52 zwischen dem ersten Teil 30 und dem zweiten Teil 32 angeordnet. In dem ersten Teil 30 und dem dritten Teil 52 sind zwei Einlassleitungen 16A, 16B ausgebildet, in denen Heizelemente 22A angeordnet sind.
-
Zusätzlich zu den in 1 beschriebenen Heizelementen 22A ist stromab von dem jeweiligen Heizelement 22A ein zweites Heizelement 22B in den Einlassleitung 16A, 16B angeordnet. Die Gasströme der Einlassleitungen 16A, 16B durchströmen wie zu 1 beschrieben die Heizelemente 22A und werden dabei erhitzt. Die Gasströme werden anschließend in den Einlassleitungen 16A, 16B zweimal um 90° umgelenkt und umströmen anschließend die seriell hinter dem ersten Heizelement 22A angeordneten zweiten Heizelemente 22B. Insbesondere werden die Heizelemente 22B nur umströmt und nicht durchströmt. Dadurch können höhere Gasstromtemperaturen im Vergleich zu einer rein parallelen Anordnung der Heizelemente 22A erreicht werden, ohne dass die Aufnahmesockel 56 und die elektrischen Anschlüsse 54 überhitzt werden.
-
Die Heizelemente 22B weisen im Wesentlichen den Aufbau der Heizelemente 22A auf. Zur Montage der Heizelemente 22B weist der erste Teil 30 Stufenbohrungen 60 auf, in denen die Heizelemente 22B angeordnet sind. Die Aufnahmesockel 56 der Heizelemente 22B sind in 2 kleiner dimensioniert als die Aufnahmesockel 56 der Heizelemente 22A. Damit können Stufenbohrungen 60 mit einem kleineren Durchmesser realisiert werden.
-
Anschließend münden die aufgeheizten Gasströme der Einlassleitungen 16A, 16B in die gemeinsame Auslassleitung 20 und werden in der Auslassleitung 20 zum Hochtemperaturofen 42 geleitet.
-
Der Vorteil des dreiteiligen Aufbaus des Aufnahmeblocks 14 ist die modular Zusammensetzbarkeit einzelner Teile des Aufnahmeblocks 14. Um z.B. die serielle Anordnung von zwei hintereinander angeordneten Heizelementen 22A, 22B auf drei hintereinander angeordnete Heizelemente 22A, 22B zu erweitern, wird ein weiteres drittes Teil 52 zwischen dem in 2 dargestellten dritten Teil 52 und dem zweiten Teil 32 eingesetzt. Damit kann die übertragene Wärme an das Gas erhöht werden.
-
Fünftes Ausführungsbeispiel
-
Die 6 zeigt einen Hochtemperaturofen 42 mit der Vorrichtung aus den 1, 3, 4 oder 5. Der Hochtemperaturofen wird von einer Aufnahmeplatte 53 getragen. Dabei sind mehrere Aufnahmeblöcke 14 in dem Gehäuse 48 des Hochtemperaturofens 42 angeordnet und bilden somit einen Teil des Gehäuses 48.
-
Werkstücke 11, die von dem aus den Auslassleitungen 20 abgegebenen Gasstrom erwärmt werden, sind im Prozessraum 46 auf mehreren Auflageböden 13 angeordnet. Die Auflageböden 13 können z.B. mittels eines Schubfördersystems durch den Prozessraum 46 geschoben werden. Das Abgas wird über eine Absaugöffnung 17, die in dem Gehäuse 48 ausgebildet ist, abgesaugt. Die Strömungsgeschwindigkeit und die Ausrichtung der Ausblasung des Gases aus den Vorrichtungen 10 bestimmen im Wesentlichen die Strömungsverhältnisse im Prozessraum 46. Die in 6 gezeigte Anordnung der Absaugöffnung 17 gegenüber von den Aufnahmeblöcken 14 hat den Vorteil, dass die Strömungsverhältnisse in dem Prozessraum 46 zusätzlich so beeinflusst werden können, dass sich eine homogene Temperaturverteilung um die Werkstücke 11 einstellt.
-
Sechstes Ausführungsbeispiel
-
Die 7 zeigt einen Hochtemperaturofen 42 mit der Vorrichtung aus der 1. Ein Aufnahmeblock 14 ist in dem Gehäuse 48 des Hochtemperaturofens 42 angeordnet und bildet somit einen Teil des Gehäuses 48. Der aus der Auslassleitung 20 des Aufnahmeblocks 14 abgegebene Gasstrom wird in eine Injektionsleistenreihe 58 geleitet, die den Gasstrom auf die Werkstücke 11 richtet und verteilt abgibt. Zusätzliche Heizelemente 64 sind im Prozessraum 46 angeordnet. Diese zusätzlichen Heizelemente 64 können insbesondere elektrisch oder mit Gas beheizbar sein und erhöhen die Homogenität der Temperatur im Prozessraum 46. Des Weiteren ermöglichen sie ein schnelleres Aufheizen des Prozessraums 46. Die zusätzlichen Heizelemente 64 können außerdem die Werkstücke 11 an einzelnen Stellen lokal begrenzt beheizen, das z.B. auf Grund der Anordnung der Aufnahmeblöcke durch das aus dem Aufnahmeblock 14 austretende Gas nicht realisierbar wäre. Der Temperaturofen 42 kann jedoch auch ohne zusätzliche Heizelemente 64 mit der Vorrichtung 10 mit hohen Wärmebehandlungstemperaturen betrieben werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 7
- Öffnung
- 8
- erster Bereich der Einlassleitung
- 9
- zweiter Bereich der Einlassleitung
- 10
- Vorrichtung
- 11
- Werkstück
- 13
- Auflageboden
- 14
- Aufnahmeblock
- 16A
- Einlassleitung des Aufnahmeblocks
- 16B
- Einlassleitung des Aufnahmeblocks
- 16C
- Einlassleitung des Aufnahmeblocks
- 16D
- Einlassleitung des Aufnahmeblocks
- 17
- Absaugöffnung
- 18
- Kanal
- 20
- Auslassleitung des Aufnahmeblocks
- 22A
- Heizelement
- 22B
- Heizelement
- 26
- keramischer Träger des Heizelements
- 28
- elektrischer Heizleiter des Heizelements
- 30
- erster Teil des Aufnahmeblocks
- 32
- zweiter Teil des Aufnahmeblocks
- 34
- Verteiler
- 36
- Strömungseinlass des Verteilers
- 38A
- Strömungsauslass des Verteilers
- 38B
- Strömungsauslass des Verteilers
- 38C
- Strömungsauslass des Verteilers
- 38D
- Strömungsauslass des Verteilers
- 46
- Prozessraum des Hochtemperaturofens
- 48
- Gehäuse des Hochtemperaturofens
- 50
- Gebläse
- 52
- dritter Teil des Aufnahmeblocks
- 53
- Aufnahmeplatte
- 54
- elektrische Anschlüsse
- 56
- Aufnahmesockel
- 58
- Injektionsleistenreihe
- 60
- Stufenbohrung
- 64
- zusätzliches Heizelement
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- EP 1972853 A1 [0032]
- EP 2182284 A1 [0032]
